生化試驗講義(理論)

1、１〔Ⅰ〕〔Ⅰ〕理論部分理論部分1.1.緒論緒論歡迎同學們到生物化學實驗室來！對于大多數(shù)學生來說，這不是第一次做化學實驗，但是我們相信，生物化學實驗一定是大家最感興趣、最激動人心的實驗，當然也是花費最大、最辛苦的實驗。同學們在過去幾年中所學到的各種實驗技術(shù)和操作技能，在這些實驗中將會經(jīng)常用到，當然更重要的是要學會一些新的、在生物化學的科學研究中最常用的實驗方法。同學們在生物化學實驗方面要取得好成績，在很大程度上，取決于你們對這些專門化實驗

2、技術(shù)的熟練掌握和對生物化學原理的深入了解。當同學們進行實驗時，無疑將會與以前做的各種實驗進行比較。在生物化學實驗中，大家會發(fā)現(xiàn)，極少有像無機化學和有機化學實驗那樣進行化學反應和分離出“克”數(shù)量級的產(chǎn)物。同學們將進行的是“毫克”和“微克”數(shù)量級的研究，并且在多數(shù)情況下，生物分子是溶解在溶液中的，而且往往看不到所研究的物質(zhì)，但是將會看到動態(tài)的生物化學過程和由生物分子引起的生物化學變化。實驗中所用到的各種技術(shù)和方法，將起到“眼睛”的作用，用以

3、對各種生物化學過程進行監(jiān)測。同學們通過生物化學實驗應該做到：⑴學習設計一個實驗的基本思路，掌握各個實驗的基本原理，學會嚴密地組織自己的實驗，合理地安排實驗步驟和時間。⑵訓練實驗的動手能力，學會熟練地使用各種生物化學實驗儀器，包括各種天平、各種分光光度計、各種離心機、自動部分收集器、恒流泵、核酸蛋白檢測儀、冰凍干燥機、酸度計、電導率儀、高速分散器、各種電泳裝置和搖床等等。⑶學會準確翔實地記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的技能，提高實驗報告的寫作能力，能

4、夠整齊清潔地進行所有的實驗，培養(yǎng)嚴謹細致的科學作風。⑷掌握生物化學的各種基本實驗方法和實驗技術(shù)，尤其是各種電泳技術(shù)和層析枝術(shù)，為今后參加科研工作打下堅實的基礎。預祝同學們以優(yōu)異的成績跨進這一新的科學殿堂，成為攀登生物科學高峰的新的勇士！1.1生物化學實驗技術(shù)發(fā)展簡史生物化學實驗技術(shù)發(fā)展簡史生物科學在20世紀有驚人的發(fā)展，其中生物化學與分子生物學的進展尤為迅速，這樣一門最具活力和生氣的實驗科學，在21世紀必將成為帶頭的學科，這主要有賴于生

5、物化學與分子生物學實驗技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。這里我們簡單回顧一下生物化學實驗技術(shù)的發(fā)展歷史。20年代：微量分析技術(shù)導致了維生素、激素和輔酶等的發(fā)現(xiàn)。瑞典著名的化學家T.Svedberg奠基了“超離心技術(shù)”，1924年制成了第一臺5000g（5000rmin～8000rmin）相對離心力的超離心機(相對離心力“RCF”的單位可表３生物大分子的分析，因此受到生命科學、醫(yī)學和化學等學科的科學工作者的極大重視，發(fā)展極為迅速，是生化實驗技術(shù)和儀器

6、分析領域的重大突破，意義深遠?，F(xiàn)今，由于HPCE技術(shù)的異軍突起，HPLC技術(shù)的發(fā)展重點己轉(zhuǎn)到制備和下游技術(shù)。1984年德國科學家Kohler、美國科學家Milstein和丹麥科學家Jerne由于發(fā)展了單克隆抗體技術(shù)，完善了極微量蛋白質(zhì)的檢測技術(shù)而共享了諾貝爾生理醫(yī)學獎。1985年美國加利福尼亞州Cetus公司的Mullis等發(fā)明了PCR技術(shù)（PolymeraseChainReaction）即聚合酶鏈式反應的DNA擴增技術(shù)，對于生物化學和

7、分子生物學的研究工作具有劃時代的意義，因而與第一個設計基因定點突變的Smith共享1993年的諾貝爾化學獎。除上述歷史以外，還可以列出許多生物化學發(fā)展史上的重要成就，例如：美國哈佛大學的Folin教授和中國的吳憲教授對生物化學常用的各種分析方法（血糖分析、蛋白質(zhì)含量分析、氨基酸測定等）的建立作出了歷史性的貢獻。美國化學家Pauling確認氫鍵在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中以及生物大分子間相互作用的重要性等，他獲得了諾貝爾化學獎。英藉德裔生物化學家Kre

8、bs，在1937年發(fā)現(xiàn)了三羧酸循環(huán)，對細胞代謝及分子生物學的研究作出了重要貢獻，他與美藉德裔生物化學家Lipmann共獲1953年諾貝爾生理醫(yī)學獎。英國生物化學家Sanger還于1953年確定了牛胰島素中氨基酸的精確順序而獲得1958年的諾貝爾化學獎。1959年，美藉西班牙裔科學家Uchoa發(fā)現(xiàn)了細菌的多核苷酸磷酸化酶，研究并重建了將基因內(nèi)的遺傳信息通過RNA中間體翻譯成蛋白質(zhì)的過程。他和Knberg分享了當年的諾貝爾生理醫(yī)學獎，而后者

9、的主要貢獻在于實現(xiàn)了DNA分子在細菌細胞和試管內(nèi)的復制。美國生物化學家Nirenberg在破譯遺傳密碼方面作出了重要貢獻，Holly闡明了酵母丙氨酸t(yī)RNA的核苷酸排列順序，后來證明所有tRNA的結(jié)構(gòu)均相似。美藉印度裔生物化學家Khana曾合成了精確結(jié)構(gòu)的己知核酸分子，并首次人工制成酵母基因。他們3人共獲1969年諾貝爾生理醫(yī)學獎。法國生物學家Lwoff、JAcob和生物化學家Monod由于在病毒DNA和mRNA等方面出色的大量研究工作

10、而共獲1965年諾貝爾生理醫(yī)學獎。1988年，美國遺傳學家McClintock由于在二十世紀五十年代提出并發(fā)現(xiàn)了可移動的遺傳因子而獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎。1989年，美國科學家Altman和Cech由于發(fā)現(xiàn)某些RNA具有酶的功能（稱為核酶）而共享諾貝爾化學獎。1993年，美國科學家Roberts和Sharp由于在斷裂基因方面的工作而榮獲諾貝爾生理醫(yī)學獎。1994年，美國科學家Gilman和Rodbell由于發(fā)現(xiàn)了G蛋白在細胞內(nèi)信息傳導中的